20. 如图,DE是$△ ABC$的中位线,点M为射线ED上的一个动点(不与点E重合),作$MF// AC$交AB 边于点F,连结EF.
(1) 如图1,当点M与点D重合时,求证:四边形CEFM是平行四边形.
(2) 如图2,$∠ B=45°$,$BC=4$,点M在线段ED上运动,当四边形CEFM是菱形时,$BF=2AF$,求菱形CEFM的面积.
(1) 如图1,当点M与点D重合时,求证:四边形CEFM是平行四边形.
(2) 如图2,$∠ B=45°$,$BC=4$,点M在线段ED上运动,当四边形CEFM是菱形时,$BF=2AF$,求菱形CEFM的面积.
答案
20. (1) 如图1,$\because DE$是中位线,$\therefore AF// ED,AE=EC$,$\because MF// AC$,$\therefore$四边形MFAE是平行四边形,$\therefore AE=MF=EC$,$\therefore$四边形CEFM是平行四边形.
(2) 如右图,连结CF,$\because$四边形CEFM是菱形,$\therefore CF⊥ DE$,
$\because ∠ B=45°$,$\therefore △ BFC$是等腰直角三角形,
$\because BC=4$,$\therefore BF=FC=2\sqrt{2}$,$\because BF=2AF$,$\therefore AF=\sqrt{2}$
易证四边形FAEM是平行四边形,$\therefore ME=\sqrt{2}$,
$\therefore$菱形CEFM的面积为$\dfrac{\sqrt{2} × 2\sqrt{2}}{2}=2$.
(2) 如右图,连结CF,$\because$四边形CEFM是菱形,$\therefore CF⊥ DE$,
$\because ∠ B=45°$,$\therefore △ BFC$是等腰直角三角形,
$\because BC=4$,$\therefore BF=FC=2\sqrt{2}$,$\because BF=2AF$,$\therefore AF=\sqrt{2}$
易证四边形FAEM是平行四边形,$\therefore ME=\sqrt{2}$,
$\therefore$菱形CEFM的面积为$\dfrac{\sqrt{2} × 2\sqrt{2}}{2}=2$.
解析
【分析】
(1) 要证四边形CEFM是平行四边形,已知MF//AC,只需证MF=EC即可。首先利用三角形中位线性质可得DE//AB、AE=EC,结合MF//AC可判定四边形MFAE是平行四边形,得到MF=AE,等量代换得MF=EC,最后根据一组对边平行且相等的四边形是平行四边形即可完成证明。
(2) 求菱形CEFM的面积,先连接对角线CF,根据菱形对角线互相垂直的性质得CF⊥DE,再结合中位线DE//AB推出CF⊥AB,结合∠B=45°可判定△BFC是等腰直角三角形,由BC=4求出BF、CF的长,再根据BF=2AF求出AF的长,接着证明四边形FAEM是平行四边形得到ME的长度,最后利用菱形面积等于对角线乘积的一半计算即可。
【解析】
(1) 证明:
∵DE是△ABC的中位线,
∴DE//AB,E是AC中点,即AE=EC,
当点M与点D重合时,
∵MF//AC,
∴四边形MFAE两组对边分别平行,是平行四边形,
∴MF=AE,
∴MF=EC,
又
∵MF//EC,
∴四边形CEFM是平行四边形。
(2) 解:连接CF,
∵四边形CEFM是菱形,
∴CF⊥DE,
∵DE是△ABC的中位线,
∴DE//AB,
∴CF⊥AB,
在△BFC中,∠BFC=90°,∠B=45°,
∴△BFC是等腰直角三角形,BF=CF,
由勾股定理得$BF^2+CF^2=BC^2$,
∵BC=4,
∴$2BF^2=16$,解得$BF=CF=2\sqrt{2}$,
∵BF=2AF,
∴$AF=\sqrt{2}$,
∵MF//AC,EM//AB,
∴四边形FAEM是平行四边形,
∴$ME=AF=\sqrt{2}$,
∴菱形CEFM的面积为$\frac{1}{2}×ME×CF=\frac{1}{2}×\sqrt{2}×2\sqrt{2}=2$。
【答案】
(1) 证明见解析;
(2) $\boldsymbol{2}$
【知识点】
三角形中位线定理;平行四边形的判定与性质;菱形的性质
【点评】
本题属于几何综合题,第一问侧重基础判定的考查,第二问需要结合特殊直角三角形的性质、平行四边形的判定以及菱形的面积公式求解,对几何性质的综合运用能力有一定要求。
【难度系数】
0.6
(1) 要证四边形CEFM是平行四边形,已知MF//AC,只需证MF=EC即可。首先利用三角形中位线性质可得DE//AB、AE=EC,结合MF//AC可判定四边形MFAE是平行四边形,得到MF=AE,等量代换得MF=EC,最后根据一组对边平行且相等的四边形是平行四边形即可完成证明。
(2) 求菱形CEFM的面积,先连接对角线CF,根据菱形对角线互相垂直的性质得CF⊥DE,再结合中位线DE//AB推出CF⊥AB,结合∠B=45°可判定△BFC是等腰直角三角形,由BC=4求出BF、CF的长,再根据BF=2AF求出AF的长,接着证明四边形FAEM是平行四边形得到ME的长度,最后利用菱形面积等于对角线乘积的一半计算即可。
【解析】
(1) 证明:
∵DE是△ABC的中位线,
∴DE//AB,E是AC中点,即AE=EC,
当点M与点D重合时,
∵MF//AC,
∴四边形MFAE两组对边分别平行,是平行四边形,
∴MF=AE,
∴MF=EC,
又
∵MF//EC,
∴四边形CEFM是平行四边形。
(2) 解:连接CF,
∵四边形CEFM是菱形,
∴CF⊥DE,
∵DE是△ABC的中位线,
∴DE//AB,
∴CF⊥AB,
在△BFC中,∠BFC=90°,∠B=45°,
∴△BFC是等腰直角三角形,BF=CF,
由勾股定理得$BF^2+CF^2=BC^2$,
∵BC=4,
∴$2BF^2=16$,解得$BF=CF=2\sqrt{2}$,
∵BF=2AF,
∴$AF=\sqrt{2}$,
∵MF//AC,EM//AB,
∴四边形FAEM是平行四边形,
∴$ME=AF=\sqrt{2}$,
∴菱形CEFM的面积为$\frac{1}{2}×ME×CF=\frac{1}{2}×\sqrt{2}×2\sqrt{2}=2$。
【答案】
(1) 证明见解析;
(2) $\boldsymbol{2}$
【知识点】
三角形中位线定理;平行四边形的判定与性质;菱形的性质
【点评】
本题属于几何综合题,第一问侧重基础判定的考查,第二问需要结合特殊直角三角形的性质、平行四边形的判定以及菱形的面积公式求解,对几何性质的综合运用能力有一定要求。
【难度系数】
0.6
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